美国著名生态学家、“系统生态学”之父H.T. Odum 在能值理论和系统生态学的基础上,扩展了A.J. Lotka的最大功率原则,认为所有自组织系统都倾向于发展最大能值功率,那些最大程度利用外界资源,并具有最大能值功率的系统能在自然选择和竞争中胜出,即最大能值功率原则。最大能值功率原则被认为是控制系统自组织发展的基本规律,也是能值理论和分析方法的基础。但仅仅依靠人工观察和测量,是难以获得关于生态系统自组织发展过程的全面长期动态数据,尤其是对于一些具有复杂物质和能量流的自然生态系统,从而缺乏足够的实验证据验证这一原理,而使得最大能值功率 原则常常遭受争议。
华南植物园植被与景观生态学研究组博士研究生李林军在导师任海研究员和陆宏芳研究员的指导下,借助Biome-BGC过程模型,模拟了南亚热带三种典型人工林生态系统(马占相思林、乡土混交林和针叶林)的生物量、土壤有机质和蒸发散等组分库和流在0-22龄间的动态变化和自组织发展过程;然后采用能值分析的方法对三种人工林系统自组织发展过程中的能值效率和能值功率进行了综合评估。结果发现,三种工林具有相似的自组织发展过程,即生长初期生物量快速发展,其能值生产效率增加了2 倍左右,而在生长后期土壤有机质开始积累,其能值生产效率增加了5.6 倍左右,但此时生物量以最优化而非最大化的效率在生产。生长前期能值功率的最大化是通过生物量生产的最大化来实现,而生长后期能值功率的最大化是以土壤有机质的积累并只维持生物量中等程度的生长为特征,而且,在系统能值功率最大化的背景下,三种人工林的生物量、凋落物和土壤有机质之间呈现不同步发展的特性;最大能值功率原则犹如一只无形的手引导着人工林系统的自组织发展。
相关研究成果已发表在国际生态学主流学术期刊Ecological Indicators上。(链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X1300023X)
